千家信息网

C语言编程数据结构栈与队列的示例分析

发表于:2026-11-01 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2026年11月01日,这篇文章主要介绍C语言编程数据结构栈与队列的示例分析,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!一、栈的表示和实现1栈的概念和结构栈:一种特殊的线性表(逻辑上数据是连着放的)
千家信息网最后更新 2026年11月01日C语言编程数据结构栈与队列的示例分析

这篇文章主要介绍C语言编程数据结构栈与队列的示例分析,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!

一、栈的表示和实现

1栈的概念和结构

栈:一种特殊的线性表(逻辑上数据是连着放的),其只允许在固定的一端进行插入和删除操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶,另一端称为栈底。栈中的数据元素遵循后进先出的原则。
压栈:栈的插入操作叫作进栈/压线/入线,入数据在栈顶。
出栈:栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

(图片来自比特就业课)

先入后出就类似与你装手枪弹夹,你先放入的子弹会在弹夹底部,最后放入的子弹是在弹夹顶部,你开手枪是先打出弹夹顶端的子弹。
我们这里先定义一个栈的类型:

typedef int STDataType;//方便将来如果需要其他类型的数据,可以直接修改int的类型typedef struct Stack{        STDataType*a;//栈底指针        int top;//栈顶标号        int capacity;//容量}ST;

本文介绍以顺序表(数组)实现栈,由此,所谓的入栈压栈也不过是顺序表的尾插尾删,如果读者想以链表实现也是可以的,方法不唯一。

2栈的初始化

关于栈的初始化:我们这里以容量大小4的栈为例,刚开始因为栈里没有数据我们用top=0标记,需要注意的是:传过来的栈底指针不能为空,开辟空间时万一没有开辟成功返回一个空指针也要丢弃。

#include#include//malloc函数头文件void StackInit(ST*ps)//栈初始化{        assert(ps);//防止传过来的指针是空指针        ps->a = (STDataType)malloc(sizeof(STDataType) * 4);//malloc开辟一块空间出来,由STDataType类型进行管理        //malloc,及后文出现的realloc、free函数详情见笔者动态内存管理文章        if (ps->a == NULL)        {                printf("realloc fail\n");                exit(-1);//终止程序        }        ps->capacity=4;        //这里以开辟4个数据容量大小的栈为例,你也可以写其他数字        //如果压栈的时候内存不够,可以在后面提到的压栈函数里面进行扩容        ps->top = 0;//刚开始栈里没有值时,用top=0标记,后续每放入一个top++        //关于top详细用法请往下看1.3压栈部分}

3压栈(栈顶插入一个数据)

如上图,我们现在开辟了一块空间,a和top都在栈顶,我们往里面入一个数据1

1进入栈之后,1就是栈顶元素了,那如果我想继续入栈,就是要在top的位置放入一个数据让新放入的数据成为新的栈顶元素,然后以此类推,每次入一个元素,top++,top不是表示栈顶元素位置,而是栈顶元素下一个位置。

#include//assert函数头文件#include//realloc函数头文件void StackPush(ST*ps, STDataType x)//栈顶插入数据(入栈){        assert(ps);        if (ps->top == ps->capacity)        {                STDataType*tmp = realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDataType));                //realloc是在原先开辟的空间上继续往后开辟一块空间,详细见笔者动态内存文章                //扩容一般扩2倍                if (tmp == NULL)//扩容失败(比如内存已经不够你再开辟空间了)会返回空指针                {                        printf("realloc fail\n");                        exit(-1);//终止程序                }                else                {                        ps->a = tmp;                        ps->capacity *= 2;                }        }        ps->a[ps->top] = x;//a是一个指针,a[x]==*(a+x)        ps->top++;}

4出栈(栈顶删除一个数据)

出栈非常简单,我们以下图为例:

图中我们栈里已经存放了4个数据1、2、3、4,那我们现在要进行出栈操作,也就是删除4怎么办?直接top-即可

到这里肯定会有小伙伴有疑问,凭什么你top-一下就是出栈了,你4都没删除啊?解释如下:我们在1.3压栈部分就说过"top不是表示栈顶元素位置,而是栈顶元素下一个位置",那现在我top在4这里,说明3才是真正的栈顶元素,4已经不在栈的管辖范围内了。

void StackPop(ST*ps)//栈顶删除数据(出栈){        assert(ps);        assert(ps->top > 0);//栈空了,调用Pop,直接中止程序报错        ps->top--;}

关于ps->top > 0,是这样的:假设你原先栈里没有有一个元素

你top-就是往下访问未知的领域了,这是非常严重的问题,所以我们这里用assert断言一下,防止栈里什么元素也没有让top标记到了未知领域。(再次强调一下:top不是表示栈顶元素位置,而是栈顶元素下一个位置)

5取栈顶元素

STDataType StackTop(ST*ps)//取栈顶数据{        assert(ps);        assert(ps->top > 0);//栈空了,调StackTop,直接中止程序报错        return ps->a[ps->top - 1];//top是栈顶元素下一个位置,top-1是栈顶元素        //a[m]==*(a+m)}

这里的思路和1.4几乎一样,也要防止栈里什么也没有的情况,然后正常返回栈顶元素即可,因为top是栈顶元素下一个位置,top-1是栈顶元素,然后你正常写就行,这里的
a[ps->top - 1]你也可以写成*(a+(ps->top - 1)),这个写法读者可参加笔者以前的指针文章,这里不再赘述。

6取栈顶元素

int StackSize(ST*ps)//栈的数据个数{        assert(ps);        return ps->top;}

这个就更简单了,直接返回top的值就可以了,为什么呢,我们看两张图即可
图一:

图二:

图一是压栈前,没有一个元素,top=0,图二是压栈后,top++,top=1。同样的以此类推,我们每加入1个元素,top++,每减去一个元素,top-。元素个数永远=top值,所以我们这里的函数直接返回top值即可。

7判断栈是否为空

int StackEmpty(ST*ps)//判断栈是不是空{        assert(ps);        return ps->top == 0;}

由1.6知,我们的top值是和栈里元素个数一样的,所以我们直接return ps->top == 0;即可,如果ps->top == 0这个表达式成立表达式值为1,反之为0。

二、队列的表示和实现

1队列的概念及结构

队列:只允许在一端插入数据操作,在另一端进行删除数据操作的特殊线性表,队列具有先进先出的性质
入队列:进行插入操作的一端称为队尾
出队列:进行删除操作的一端称为队头

(图片来自比特就业课)

类似你走人工通道那样,你排在前面的,你先出去

2队列的实现

由于队列的队头出,队尾入,非常类似单链表的头删和尾插,我们这里介绍以单链表实现队列,如下图,现有3个节点的单链表:

比如现在,我要队头出一个,也就是把单链表节点第一个节点删掉(头删)

或者队尾入一个,也就是单链表的尾插

代码如下(示例):

typedef int QDataType;typedef struct QueueNode{        struct QueueNode*next;        QDataType data;}QNode;//这里和单链表定义一样,有需要的可以看一下笔者之前的单链表文章typedef struct Queue//定义一个结构体存储头节点地址和尾节点地址,方便后面头删和尾插{        QNode*head;        QNode*tail;}Queue;

3队列初始化

代码如下(示例):

void QueueInit(Queue*pq)队列初始化,pq是一个结构体指针{        assert(pq);//判断pq是否是空指针        pq->head  = NULL;        pq->tail = NULL;}

4入队(队尾插入一个数据)

void QueuePush(Queue*pq, QDataType x)//入队(队尾入){        assert(pq);        QNode*newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//开辟出一块空间给newnode        if (newnode == NULL)//有可能剩余内存不够开辟空间,malloc开辟失败会返回空指针        {                printf("开辟空间失败\n");                exit(-1);//退出程序        }        newnode->data = x;        newnode->next = NULL;        if (pq->tail == NULL)//原先队列里没有任何数据,头和尾指针都指向NULL        {                pq->head = pq->tail = newnode;        }        else        {                pq->tail->next = newnode;                pq->tail = newnode;        }}

关于下面if这段代码解释如下:

if (pq->tail == NULL)        {                pq->head = pq->tail = newnode;        }        else        {                pq->tail->next = newnode;                pq->tail = newnode;        }

原先队列里没有任何数据,头和尾指针都指向NULL

当你往队列里面放了一个数据,头和尾指针是指向新的数据(头和尾指针仍指向一个)

如果你想再加1个节点,你首先得把两节点连上,也就是pq->tail->next = newnode;(没接上之前tail还指向第一个节点),接上之后tail指针指向第二节点

5出队(队头删除一个数据)

void QueuePop(Queue*pq)//出队(队头出){        assert(pq);        assert(pq->head);//要出队,队里也要有数据可以出            //原队列只有1个数据        if (pq->head->next == NULL)        {                free(pq->head);                pq->head = pq->tail = NULL;        }        //原队列有多个数据        else        {                QNode*next = pq->head->next;                free(pq->head);                pq->head = next;        }}

关于出队,这里要分2种情况讨论:

1.原队列只有1个数据

只有一个数据的时候,头和尾指针都指向1节点,他们的next是空指针,所以我们以这个条件为判断。又因为要出队(队头删除一个数据),因为只有一个节点,也就是把这个节点给删掉,我们用free函数释放掉head指向的空间。释放完,那块空间已经还给内存了,这时你的头和尾指针就不能指向那块空间了,我们用空指针赋值。
2.原队列有多个数据

我们现在要出队(队头删除一个数据),也就是把1节点删掉,我们先创建一个变量next找到2节点位置,然后free掉1节点的空间

1节点空间free掉之后,把next(指向2节点)赋给head,让头指针指向2节点。

6取队头数据

QDataType QueueFront(Queue*pq)//取队头数据{        assert(pq);        assert(pq->head);        return pq->head->data;}

7取队尾数据

QDataType QueueBack(Queue*pq)//取队尾数据{        assert(pq);        assert(pq->head);        return pq->tail->data;}

8计算队列中数据个数

int QueueSize(Queue*pq)//队内数据个数{        assert(pq);        int size = 0;        QNode*cur = pq->head;        while (cur)//cur!=NULL进行循环,NULL是遍历完tail之后出现的        {                size++;                cur = cur->next;        }        return size;}

9判断队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue*pq){        assert(pq);        return pq->head == NULL;}

这一般是作为一个辅助函数来使用,bool 就是用来判断真假的数据类型,如果表达式:pq->head == NULL成立返回true,反之返回false

10销毁队列

void QueueDestory(Queue*pq)//队列销毁{        assert(pq);        QNode*cur = pq->head;        while (cur)//cur!=NULL进行循环,NULL是遍历完tail之后出现的        {                QNode*next = cur->next;                free(cur);//free是释放指向的空间,指针还是在的                cur = next;        }        pq->head = pq->tail = NULL;}

如上图,我们创建一个变量cur并用head指针赋值。然后找到第二个节点,用cur->next标记,标记完我们释放掉cur(释放的第一个节点空间,指针还是在的),释放完,cur开始遍历第二个节点,也就是我们先前用next标记的空间。。。剩下的以此类推。cur!=NULL进行循环,NULL是遍历完tail之后出现的,当循环不进行说明已经遍历完了尾指针指向的节点,头和尾节点已经不需要了,我们用空指针赋值。

以上是"C语言编程数据结构栈与队列的示例分析"这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!希望分享的内容对大家有帮助,更多相关知识,欢迎关注行业资讯频道!

数据 指针 元素 队列 节点 空间 指向 位置 函数 一端 也就是 结构 内存 标记 个数 就是 程序 类型 示例 只有 数据库的安全要保护哪些东西 数据库安全各自的含义是什么 生产安全数据库录入 数据库的安全性及管理 数据库安全策略包含哪些 海淀数据库安全审计系统 建立农村房屋安全信息数据库 易用的数据库客户端支持安全管理 连接数据库失败ssl安全错误 数据库的锁怎样保障安全 互联网是第几次科技革命的成果 重生之互联网科技帝国 互联网金融监管科技数据 科技和互联网公司 科技互联网技术 科技类互联网 互联网科技的英文 迪茉互联网科技 银优互联网科技有限公司 互联网 科技馆 创业天下互联网科技有限公司 团飞科技与伯堂互联网服务平台 昭通云南众福互联网科技有限公司 世界互联网科技公司市值排名 哈尔滨屹滨互联网科技有限公司 西安小鹰速贷互联网科技有限公司 工业互联网等科技实现智能化赋能 锡山区互联网智能科技产品供应 福州德业互联网科技 湖北辰鑫科技互联网 互联网科技保险 茂名市互联网科技产业园 乌苏新华互联网科技做什么的 允成互联网科技有限公司融资 工业互联网山东科技大学 产业互联网科技服务公司 张召忠谈中国互联网科技 宁波跨境商互联网科技有限公司 容联科技互联网电商 广州三三互联网科技有限公司
0